近日，慕尼黑報道，一種新型的顯微鏡利用光學(xué)腔可以顯著增強圖像信號，且能夠測量每個納米粒子的結(jié)構(gòu)和運動特性。
研究人員說，這項技術(shù)可以應(yīng)用在生物、化學(xué)以及納米科學(xué)領(lǐng)域。例如，研究大分子的時間動態(tài)(蛋白質(zhì)的折疊)，以及納米材料特性和對量子發(fā)射極的光譜測量。
新型掃描腔顯微鏡正在對納米粒子成像。
“我們的方法是把用來成像的探針光陷在一個光學(xué)共振腔里。在共振腔里，這個探針光可以循環(huán)上萬次。”DavidHunger說，“這增強了光和樣品間的相互作用，因此可以更容易地對信號進(jìn)行測量。而對于普通顯微鏡，信號強度僅為入射功率的百萬分之一，這使得測量變得困難。共振腔使信號增強了50000倍。“
共振腔的一側(cè)是一個平面鏡，同時也作為待測納米粒子的載體。另一端則是一個在光纖尾端彎曲的鏡子。
激光通過光纖耦合進(jìn)共振腔。平面鏡會隨著光纖移動，使待測粒子到達(dá)焦點。與此同時，還需要調(diào)節(jié)兩個鏡子間的距離來滿足腔共振的條件。這要求精度達(dá)到皮秒量級。
研究人員首次測量使用的是直徑40nm的金球。
“我們選用金原子作為參考系，因為它的特性是已經(jīng)可以精確測量的，所以可以檢查我們測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。”Hunger說。“在我們的測量系統(tǒng)通過精確性檢驗后，就可以測量粒子光學(xué)特性，并與計算得到的特性進(jìn)行對比。”
相比于其他依賴直接信號增強的方法，這種方法的光場很小，使用基模的空間分辨率可達(dá)到2um。加入高階模式后，分辨率可以增加到800nm。
當(dāng)同時獲得單個粒子的吸收特性和散射特性時，該測量方法將更加強大。這與粒子的特性息息相關(guān)。在這次實驗中，研究隊伍測量了金納米柱，測得尺寸34×25×25nm。
“光偏振態(tài)與金柱軸平行時比正交時的共振態(tài)轉(zhuǎn)換，比正交時更大，因為正交時會有兩種不同的共振頻率。”Matthias Mader說。“這種雙折射現(xiàn)象可以被精確測量，而且可以作為測量粒子形狀和方向的參數(shù)。”
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